【C/C++】C/C++编程——整型(二)

在 C++ 中,整型数据可以分为有符号数(Signed)和无符号数(Unsigned),这两种类型主要用于表示整数值,但它们在表示范围和用途方面有所不同。默认情况下,整数类型如 int、short、long 都是有符号数,通过在这些类型前加上 unsigned 关键字可以定义无符号数(例如:unsigned long)。字符型 char 可以是有符号的或无符号的,具体取决于编译器的默认设置。

有符号数 (Signed)

有符号整数可以表示正数、负数以及零。C++ 中的有符号整型包括:

  • shortsigned short
  • intsigned int
  • longsigned long
  • long longsigned long long

有符号整型的表示范围是对称的,以 0 为中心,向正负两方向延伸。例如,如果一个有符号整型用 8 位(1 字节)表示,则其范围是从-128 到 127。这是因为其中一个位用于表示符号(通常是最高位),剩余的位表示大小。这一部分上一节中已经详细介绍了,有兴趣的朋友可以去看看。

无符号数 (Unsigned)

无符号整数仅用于表示非负数(包括零)。C++ 中的无符号整型包括:

  • unsigned short
  • unsigned int
  • unsigned long
  • unsigned long long

无符号整型的表示范围从 0 开始,向正方向延伸。继续上面的例子,如果一个无符号整型用 8 位表示,则其范围是从 0 到 255。所有的位都用于表示大小,没有位被用于表示符号。

表示范围

无符号数的表示范围是有符号数的两倍,但它不能表示负数。

名称 大小(字节) 取值范围 说明
unsigned char 1 0 到 255 通常用于存储小的非负整数或字符。
unsigned short 2 0 到 65,535 适用于存储中等大小的非负整数。
unsigned int 4 0 到 4,294,967,295 常用于存储大的非负整数。一般来说,这是最常用的无符号整数类型。
unsigned long 4 或 8 0 到 4,294,967,295 或更大 用于存储大的非负整数,其具体大小依赖于编译器和平台。
unsigned long long 8 0 到 18,446,744,073,709,551,615 用于存储非常大的非负整数。

有符号数与无符号数的区别

区别

有符号数是最高位为符号位,0 代表正数,1 代表负数。

#include  // 引入输入输出流库
using namespace std; // 使用标准命名空间,避免每次调用标准库函数时都要加std::

int main() // 主函数入口
{
    signed int a = -1089474374; // 定义一个有符号整型变量a,并赋值为-1089474374
    cout << std::hex << a << endl; // 将cout的输出格式设置为十六进制,并输出变量a的值,然后输出一个换行符
    
    si
    // b    f    0    f    f    0    b    a
    // 1011 1111 0000 1111 1111 0000 1011 1010

    return 0; // 返回0,正常结束程序
}

【C/C++】C/C++编程——整型(二)_第1张图片

这段代码的作用是定义一个有符号整数 a,并将其初始化为 -1089474374。然后,使用 cout 以十六进制的形式输出这个整数的值,最后以换行符结束输出。

  • signed int a = -1089474374;:这里定义了一个 signed int(有符号整型)变量 a,并给它赋了一个负值 -1089474374

  • cout << std::hex << a << endl;

    • std::hex:这是一个 I/O 操作符,用来告诉 cout 后续的整数输出应该以十六进制的形式表示。
    • a:输出变量 a 的值,由于之前指定了十六进制格式,所以 a 的值将以十六进制形式显示。
    • endl:这是一个操作符,用来在输出流中插入一个换行符,并刷新输出缓冲区,使得输出立即出现在目标设备上(如屏幕)。
  • b f 0 f f 0 b aa 的十六进制表示,对应的二进制形式是 1011 1111 0000 1111 1111 0000 1011 1010。十六进制的每一位对应二进制的四位,从左到右依次是:b(1011)、f(1111)、0(0000)、f(1111)、f(1111)、0(0000)、b(1011)、a(1010)。可以看到它的最高位为 1,表示它为负数。

无符号数最高位不是符号位,而就是数的一部分,无符号数不可能是负数。

十进制数 3236958022 的二进制表示方式为:1011 1111 0000 1111 1111 0000 1011 1010

如果将其当作无符号数来看待,那么它的原码为: 1100 0000 1111 0000 0000 1111 0100 0110,

十六进制表示为:c 0 f 0 0 f 4 6

#include  // 引入标准输入输出流库,用于输入输出操作
using namespace std; // 使用标准命名空间std,避免每次调用标准库函数时都要加std::

int main() // 主函数入口,程序从这里开始执行
{
    unsigned int a = 3236958022; // 定义一个无符号整型变量a,并赋值为3236958022
    cout << std::hex << a << endl; // 将cout的输出格式设置为十六进制,并输出变量a的值,然后输出一个换行符

    return 0; // 主函数返回0,表示程序正常结束
}

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  • unsigned int a = 3236958022;:这里定义了一个 unsigned int(无符号整型)变量 a,并将其初始化为 3236958022

  • cout << std::hex << a << endl;:跟上个例子一样,这一行代码使用 cout 来输出变量 a 的值,但在输出之前,使用 std::hex 来指定输出格式为十六进制。endl 是用来在输出的末尾添加一个换行符,并且刷新输出缓冲区,确保输出立即显示。

    • std::hex:这个操作符改变了 cout 的状态,使得随后的整型输出以十六进制形式展示。
    • a:输出变量 a 的值。由于 cout 已经被设置为十六进制输出模式,所以 a 的值会以十六进制形式显示。
    • endl:在输出流中插入一个换行符,并刷新输出缓冲区,使得输出立即显示在目标设备上(例如屏幕)。

从输出结果可以看出,与在开头部分分析的一样,输出的十六进制为 c0f00f46,这表示无符号数最高位不是符号位,而就是数的一部分。

有符号数和无符号数的使用建议

  1. 当明确知道数值不会是负数时,建议使用无符号数。
  2. 当需要表示的数可能为负值,应使用有符号整数。
  3. 如果预期算术运算可能产生负数结果,使用有符号整数可以避免无符号数溢出的问题。
  4. 无符号数可以表示比相同大小的有符号数更大的正数值。

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